JP2002048615A - Flowmeter using thermal flow sensor - Google Patents

Flowmeter using thermal flow sensor

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JP2002048615A
JP2002048615A JP2000234861A JP2000234861A JP2002048615A JP 2002048615 A JP2002048615 A JP 2002048615A JP 2000234861 A JP2000234861 A JP 2000234861A JP 2000234861 A JP2000234861 A JP 2000234861A JP 2002048615 A JP2002048615 A JP 2002048615A
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JP
Japan
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voltage difference
flow
temperature sensors
fluid
heater
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000234861A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatomo Kobayashi
賢知 小林
Mitsuyoshi Anzai
光芳 安齋
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Tokyo Gas Co Ltd
Yazaki Corp
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Yazaki Corp
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Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd, Yazaki Corp filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately display an integrated amount of gas consumption by, with a simple configuration, instantaneously judging occurrence of pulsation in the rate of flow, which is to be measured, and excluding effect of the pulsation through a passing flow-rate calculation. SOLUTION: A micro heater 53 is provided in a flow path where a fluid flows. At least two pairs of temperature sensors are provided which comprise two thermo piles 55, 57, 59a and 59b respectively arranged in symmetry on the upper stream side and the lower stream side of the micro heater 53. Related to the thermo piles 55, 57, 59a and 69b, the pairs are arranged by different distance from the heater, respectively, and the difference in voltage between the temperature sensors at different distances is used as a base for detecting presence of the pulsation in the fluid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、脈動による通過
流量の誤差を低減でき、ガス使用量を正確に積算表示で
きる熱フローセンサを用いた流量計に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow meter using a heat flow sensor capable of reducing an error in a flow rate caused by pulsation and accurately displaying the amount of gas used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の流量計として例えば、特
開平5−157597号公報に開示された流量計があ
る。この流量計は、熱フローセンサが検出した流量に比
例したパルス数に一定のパルス数を加算して零シフトし
た出力パルスPsを信号BとしてA/D変換器より出力
する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of flow meter, there is, for example, a flow meter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-157597. This flow meter outputs, from the A / D converter, an output pulse Ps obtained by adding a fixed pulse number to a pulse number proportional to the flow rate detected by the heat flow sensor and performing zero shift as a signal B.

【0003】そして、パルス発生器より発生された一定
のパルス数Poと信号Bのパルス数Psの大小関係を大
小判断回路で判断してガスの流れが正流(Ps>Po)
か逆流(Ps<Po)かを判断する。この判断結果に応
じてパルス数PoとPsのうち何れか大きい方から小さ
い方を引き算して演算回路で|Ps−Po|を演算する。
演算結果は演算回路において大小判断回路による判断結
果であるガスの流れが正流か逆流かに応じて加算又は減
算されて流量積算値が算出される。
Then, the magnitude determination circuit determines the magnitude relationship between the fixed pulse number Po generated by the pulse generator and the pulse number Ps of the signal B, and the gas flow is positive (Ps> Po).
Or backflow (Ps <Po). According to this determination result, the smaller of the pulse numbers Po and Ps is subtracted from the larger one, and | Ps−Po | is calculated by the calculation circuit.
The calculation result is added or subtracted in the calculation circuit depending on whether the flow of the gas, which is the result of the determination by the magnitude determination circuit, is the normal flow or the reverse flow, and the integrated flow rate value is calculated.

【0004】図6は従来の熱式フローセンサを用いた電
子式ガスメータの概略を示す図である。このガスメータ
GMにおけるマイクロフローセンサ(熱フローセンサ)
5はシリコンSiによる基台51の上に加熱用のマイク
ロヒータ53を配置すると共に、ガス流路3内を流れる
ガスの流れ方向Aにおけるマイクロヒータ53の両端に
各々等しい間隔をおいて、基台51上に測温用の上流側
及び下流側の各サーモパイル57,57を配置して構成
されている。
FIG. 6 is a view schematically showing an electronic gas meter using a conventional thermal flow sensor. Micro flow sensor (heat flow sensor) in this gas meter GM
Reference numeral 5 denotes a base on which a micro heater 53 for heating is arranged on a base 51 made of silicon Si, and the bases are equally spaced at both ends of the micro heater 53 in the flow direction A of the gas flowing in the gas flow path 3. A thermopile 57 for upstream and downstream for temperature measurement is arranged on 51.

【0005】電源7からスイッチングトランジスタ9を
通して通電されたマイクロヒータ53よりの発熱はガス
流路3内のガスを媒体としてサーモパイル55,57付
近に伝わると、サーモパイル55,57からは伝わった
熱に応じた温度に従った電圧の起電力が生じる。各サー
モパイル55,57の起電力による電圧の差は、ガス流
路3ないしガス配管を流れるガスの流速に応じたものと
なる。
When the heat generated by the micro heater 53, which is energized from the power source 7 through the switching transistor 9, is transmitted to the vicinity of the thermopiles 55, 57 using the gas in the gas flow path 3 as a medium, the heat generated from the thermopiles 55, 57 is changed. An electromotive force of a voltage according to the temperature is generated. The difference in voltage due to the electromotive force of each of the thermopiles 55 and 57 depends on the flow velocity of the gas flowing through the gas passage 3 or the gas pipe.

【0006】電圧の差はA/D変換器でデジタル変換さ
れた後に、マイコン13に入力されて処理され、最終的
にガス配管内を流れるガスの積算量が求められて表示部
15に表示される。
The voltage difference is digitally converted by the A / D converter, and then input to the microcomputer 13 for processing. Finally, the integrated amount of gas flowing in the gas pipe is obtained and displayed on the display unit 15. You.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】電子式ガスメータを通
じて供給するガスを消費する燃焼器の中には、使用中に
供給ガス圧に圧力変動を生じさせるものがある。例え
ば、GHP(ガスヒートポンプ)の場合、その使用によ
ってガス圧に変動を10〜20HZの周波数で生じさ
せ、これが原因でガス流に図3(b)に示すように時間
と共にガス流速が変化して脈動が生じる。
Some combustors that consume gas supplied through an electronic gas meter cause pressure fluctuations in the supplied gas pressure during use. For example, in the case of a GHP (gas heat pump), its use causes a fluctuation in gas pressure at a frequency of 10 to 20 HZ, which causes the gas flow to change with time as shown in FIG. Pulsation occurs.

【0008】このような脈動の生じているガス流の流速
を一定周期のサンプリング間隔によって計り、この計測
した流速に基づいて通過流量を求めた場合、脈動周期と
サンプリング時間によっては必ずしも正確な流速は測定
できず、この流速により求めた通過流量に誤差が発生
し、実際のガス使用量と異なる流量が算出されるという
問題点があった。
[0008] When the flow velocity of such a pulsating gas flow is measured at a sampling interval of a fixed period, and the passing flow rate is obtained based on the measured flow velocity, the accurate flow velocity is not always accurate depending on the pulsation period and the sampling time. There was a problem in that the flow rate could not be measured, and an error occurred in the flow rate obtained from the flow rate, and a flow rate different from the actual gas consumption was calculated.

【0009】このような問題点を解消するためにサンプ
リング周期を常時、小さくすればよいが、この様にする
と消費電力が多くなり、ガスメータの電源を電池とした
場合に電池を交換する周期が短くなり不経済であるとい
う問題点は回避できない。
In order to solve such a problem, the sampling period may be reduced at all times. However, in this case, the power consumption increases, and when the gas meter is powered by a battery, the period for replacing the battery is shortened. The problem of being uneconomical cannot be avoided.

【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、簡易な構成で、しかも瞬時に被
測定対象である流速に脈動が生じたことを判定し、通過
流量演算より脈動の影響を排除してガス使用量を正確に
積算表示することができる熱フローセンサを用いた流量
計を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a simple configuration and determines that a pulsation has occurred in the flow velocity to be measured instantaneously, and calculates the pulsation based on the passing flow rate. It is an object of the present invention to provide a flow meter using a heat flow sensor capable of accurately integrating and displaying a gas usage amount while eliminating the influence of pulsation.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明に係る熱式フロ
ーセンサを用いた流量計は、図1の基本構成図に示すよ
うに、流体の流れる流路に設置されたヒータを有し、こ
のヒータの上流側及び下流側のそれぞれに対称的に配置
される2個の温度センサからなる対温度センサを少なく
とも2組備え、各温度センサを各組毎に前記ヒータから
の距離が各々異なるように配置し、距離の異なった温度
センサ間の電圧差に基づいて前記流体における脈動の存
在を検出する。
A flow meter using a thermal type flow sensor according to the present invention has a heater installed in a flow path of a fluid as shown in a basic configuration diagram of FIG. At least two pairs of temperature sensors comprising two temperature sensors symmetrically arranged on the upstream side and the downstream side of the heater are provided, and the distances from the heaters are different for each group. And detecting the presence of a pulsation in the fluid based on a voltage difference between the temperature sensors at different distances.

【0012】この発明は、流体の流れる流路に設置され
たヒータを有し、このヒータの上流側及び下流側のそれ
ぞれに対称的に配置される2個の温度センサからなる対
温度センサを少なくとも2組備えたフローセンサと、距
離の異なった温度センサ間の前記流体の流速に応じた電
圧差を入力する第2入力手段と、距離の異なった温度セ
ンサ間の定常流下における電圧差データを予め記憶した
記憶手段と、前記第2入力手段より入力された電圧差と
上記記憶された電圧差データとを比較する比較手段と、
この比較結果より不一致判定時に流体に脈動が存在する
ことを判定する判定手段とを備え、流体に脈動が存在す
る場合は距離が等しい温度センサ間の前記流体の流速に
応じた電圧差に基づく流量演算を制限する。
According to the present invention, there is provided at least a temperature sensor having a heater installed in a flow path of a fluid and comprising two temperature sensors symmetrically arranged on the upstream side and the downstream side of the heater. Two sets of flow sensors, second input means for inputting a voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having different distances, and voltage difference data under a steady flow between the temperature sensors having different distances in advance. Storage means for storing, a comparing means for comparing the voltage difference inputted from the second input means with the stored voltage difference data,
A determination unit that determines whether there is pulsation in the fluid at the time of determination of a mismatch from the comparison result, and when there is pulsation in the fluid, the flow rate based on the voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having the same distance. Restrict operations.

【0013】この発明は、ヒータの上流側及び下流側の
それぞれに対称的に配置される2個の温度センサ間の電
圧差を入力する第1入力手段と、前記判定手段の判定結
果に基づき、前記第1入力手段より入力された電圧差を
平均化する平均化手段と、この平均化電圧差に基づいて
前記流体の流量を演算する流量演算手段とを備え、流体
に脈動が存在する場合は距離が等しい温度センサ間の前
記流体の流速に応じた電圧差を平均化して脈動成分を排
除してから流量演算を行う。
According to the present invention, a first input means for inputting a voltage difference between two temperature sensors symmetrically arranged on an upstream side and a downstream side of a heater, respectively, based on a determination result of the determination means, An averaging means for averaging the voltage difference inputted from the first input means, and a flow rate calculating means for calculating a flow rate of the fluid based on the averaged voltage difference, wherein a pulsation exists in the fluid. The flow rate is calculated after averaging the voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having the same distance to eliminate the pulsation component.

【0014】この発明は、判定手段による判定結果に基
づき前記第1入力手段より入力された電圧差を無効にす
る無効化手段を備え、流体に脈動が存在する場合は距離
が等しい温度センサ間の前記流体の流速に応じた電圧差
を無効にする。
The present invention further comprises invalidating means for invalidating a voltage difference inputted from the first input means based on a result of the judgment by the judging means. The voltage difference according to the flow velocity of the fluid is nullified.

【0015】この発明は、ヒータから前記各温度センサ
までの距離を、予想される脈動の振幅に合わせて設定
し、各電圧差のレベル変化にて脈動成分を検出する。
According to the present invention, the distance from the heater to each of the temperature sensors is set in accordance with the expected amplitude of the pulsation, and the pulsation component is detected by the level change of each voltage difference.

【0016】この発明の記憶手段は前記流体の速度に応
じて各電圧差データを記憶し、比較手段は流体速度に応
じた電圧差データを前記記憶手段より検索し、流体速度
に応じて異なる起電力の電圧差と記憶された流体速度に
応じた電圧差データとを比較して脈動成分の存在を検出
する。
The storage means of the present invention stores each voltage difference data according to the speed of the fluid, and the comparison means retrieves the voltage difference data according to the fluid speed from the storage means, and obtains different voltage difference data according to the fluid speed. The presence of the pulsating component is detected by comparing the voltage difference of the electric power with the voltage difference data corresponding to the stored fluid velocity.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】実施の形態1.次に本実施の形態
に係る熱フローセンサを用いた流量計を各添付図面によ
り説明する。図2は本実施に形態に係る熱フローセンサ
を用いた電子式ガスメータGMの概略構成図である。
尚、図中、図6と同一符号は同一または相当部分を示
す。図において、5Aは図3(a)にその詳細な構成を
示す熱フローセンサである。この熱フローセンサ5Aは
シリコンSiによる基台51の上に加熱用のマイクロヒ
ータ53を配置すると共に、ガス流路3内を流れるガス
の流れ方向Aにおけるマイクロヒータ53の両端に各々
等しい間隔をおいて、基台51上に測温用の上流側及び
下流側の各サーモパイル55,57が配置され、且つ、
上流側のサーモパイル57における上流側に第2の上流
側のサーモパイル59bが、そして下流側のサーモパイ
ル57における下流側に第2の下流側のサーモパイル5
9aが脈動検出用に配置されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Next, a flow meter using the heat flow sensor according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an electronic gas meter GM using the heat flow sensor according to the present embodiment.
In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same or corresponding parts. In the figure, 5A is a heat flow sensor whose detailed configuration is shown in FIG. In this heat flow sensor 5A, a micro heater 53 for heating is arranged on a base 51 made of silicon Si, and the both ends of the micro heater 53 in the gas flow direction A in the gas flow direction 3 are equally spaced from each other. And upstream and downstream thermopiles 55, 57 for temperature measurement are arranged on a base 51, and
A second upstream thermopile 59b is provided on the upstream side of the upstream thermopile 57, and a second downstream thermopile 5 is provided on the downstream side of the downstream thermopile 57.
9a is arranged for pulsation detection.

【0018】このような構成の熱式フローセンサ5Aに
おいて、マイコン13からスイッチングトランジスタ9
にヒータ駆動信号が出力され、電源7からの定電圧化さ
れた電力がマイクロヒータ53に連続供給されて、マイ
クロヒータ53が加熱される。
In the thermal type flow sensor 5A having such a configuration, the microcomputer 13 supplies the switching transistor 9
, A constant-voltage power from the power supply 7 is continuously supplied to the micro heater 53, and the micro heater 53 is heated.

【0019】すると、マイクロヒータ53よりガスの流
れ方向の上流側に位置する上流側のサーモパイル59
b、55には、ガスの熱伝搬速度からガスの流速を減じ
た速度で、マイクロヒータ53から放出される熱が伝搬
される。また、マイクロヒータ53よりもガスの流れ方
向の下流側に位置する下流側サーモパイル57,59a
には、ガスの熱伝搬速度にガスの流速を加えた速度でマ
イクロヒータ53から放出される熱が伝搬される。
Then, an upstream thermopile 59 located upstream of the micro heater 53 in the gas flow direction.
Heat released from the micro heater 53 is propagated to b and 55 at a speed obtained by subtracting the gas flow speed from the gas heat propagation speed. Further, downstream thermopiles 57, 59a located downstream of the micro heater 53 in the gas flow direction.
The heat released from the micro-heater 53 is propagated at a speed obtained by adding the gas flow speed to the heat propagation speed of the gas.

【0020】従って、ガス流路3内をガスが流れていな
ければ、上流側のサーモパイル55、下流側のサーモパ
イル57、および第2の上流側のサーモパイル59b、
第2の下流側のサーモパイル59aがそれぞれマイクロ
ヒータ53から等間隔に位置していることから、マイク
ロヒータ53から上流側のサーモパイル55、下流側の
サーモパイル57に同じ温度の熱が、そして第2の上流
側のサーモパイル59b、第2の下流側のサーモパイル
59aにもマイクロヒータ53から同じ温度の熱が伝達
される。
Therefore, if gas is not flowing in the gas flow path 3, the upstream thermopile 55, the downstream thermopile 57, and the second upstream thermopile 59b,
Since the second downstream thermopiles 59a are respectively located at equal intervals from the microheater 53, heat of the same temperature is applied to the upstream thermopile 55 and the downstream thermopile 57 from the microheater 53, and The same temperature heat is transmitted from the micro heater 53 to the upstream thermopile 59b and the second downstream thermopile 59a.

【0021】しかし、サーモパイル59b,59aはサ
ーモパイル55,57に比べてマイクロヒータ53から
の距離が遠いため温度上昇感度は低い。そのため、サー
モパイル59b,59aに生じる起電力の電圧とサーモ
パイル55,57に生じる起電力の電圧は異なる。従っ
て、ガスが流れていない時はサーモパイル55と57と
の電圧差は略0であるが、サーモパイル59bと55,
57と59aには温度上昇感度の違いによる電圧差が発
生する。
However, the thermopiles 59b and 59a are farther from the microheater 53 than the thermopiles 55 and 57, and therefore have lower temperature rise sensitivity. Therefore, the voltage of the electromotive force generated in the thermopiles 59b and 59a is different from the voltage of the electromotive force generated in the thermopiles 55 and 57. Therefore, when the gas is not flowing, the voltage difference between the thermopiles 55 and 57 is substantially 0, but the thermopiles 59b and 55,
A voltage difference occurs between 57 and 59a due to a difference in sensitivity to temperature rise.

【0022】しかし、ガス流路3内にガスが流れている
と、マイクロヒータ53から放出された熱が下流側のサ
ーモパイル57,59aへの伝搬速度より遅い速度で上
流側のサーモパイル55,59bに伝搬され、その速度
差分だけ上流側のサーモパイル59b,55には、マイ
クロヒータ53からの熱が下流側のサーモパイル57,
59aよりも冷却されて伝搬されるので、上流側および
下流側の各サーモパイル55,57に生じる起電力の電
圧は、ガス流路3内を流れるガスによりマイクロヒータ
53から伝搬される熱の温度差に応じて、即ち、ガス流
路3内を流れるガスの流速に応じて異なる。
However, when the gas flows in the gas flow path 3, the heat released from the micro heater 53 is transmitted to the upstream thermopiles 55, 59b at a lower speed than the propagation speed to the downstream thermopiles 57, 59a. The heat from the micro-heater 53 is transferred to the thermopile 59b, 55 on the upstream side by the speed difference and the thermopile 57, 55,
59a, the voltage of the electromotive force generated in each of the upstream and downstream thermopiles 55, 57 depends on the temperature difference of the heat transmitted from the micro heater 53 by the gas flowing through the gas flow path 3. , That is, according to the flow velocity of the gas flowing in the gas flow path 3.

【0023】また、第2の上流側のサーモパイル59
b、第2の下流側のサーモパイル59aはマイクロヒー
タ53より距離が遠いため温度上昇感度が低いため各隣
接するサーモパイル55,57より起電力による電圧は
低い。従って、サーモパイル55と57との電圧差V
0、サーモパイル59bと55との電圧差VD1、サー
モパイル57と59bとの電圧差VD2はガスの定常流
においてそれぞれ異なる。
Also, the second upstream thermopile 59
(b) The second thermopile 59a on the second downstream side is farther from the micro heater 53 and therefore has a lower temperature rise sensitivity, so that the voltage due to the electromotive force is lower than that of the adjacent thermopiles 55 and 57. Therefore, the voltage difference V between the thermopiles 55 and 57
0, the voltage difference VD1 between the thermopiles 59b and 55, and the voltage difference VD2 between the thermopiles 57 and 59b are different in the steady flow of gas.

【0024】このようなサーモパイルの配置構成におい
て、上流側のサーモパイル55と下流側のサーモパイル
57との電圧差はA/Dコンバータ11でデジタル変換
されてマイコン13に取り込まれる。また、上流側のサ
ーモパイル59bと55の電圧差と下流側のサーモパイ
ル57と59aとの電圧差、場合によっては上流側のサ
ーモパイル59bと下流側のサーモパイル59aの電圧
差は同じくA/Dコンバータ11でデジタル変換されて
マイコン13に取り込まれる。
In such a thermopile arrangement, the voltage difference between the upstream thermopile 55 and the downstream thermopile 57 is digitally converted by the A / D converter 11 and taken into the microcomputer 13. In addition, the voltage difference between the upstream thermopiles 59b and 55 and the voltage difference between the downstream thermopiles 57 and 59a, and in some cases, the voltage difference between the upstream thermopile 59b and the downstream thermopile 59a are also determined by the A / D converter 11. The digitally converted data is taken into the microcomputer 13.

【0025】図4に示すマイコン13を構成するRAM
13aには各種データ記憶用のデータエリア及び各種処
理作業に用いるワークエリアを有している。ROM13
bには、脈動検出処理、平均化処理および流速に基づい
て流量演算処理を行うためのプログラムと共に、ガス圧
の変動によるガス流速に変化がない定常流における各サ
ーモパイル59bと55間、及び57と59a間の電圧
差VD1,VD2,V0或いはVD3データを各流速毎
に記憶している。
RAM constituting microcomputer 13 shown in FIG.
13a has a data area for storing various data and a work area used for various processing operations. ROM13
b includes a program for performing a pulsation detection process, an averaging process, and a flow rate calculation process based on the flow velocity, and between the thermopiles 59b and 55 in a steady flow in which the gas flow velocity does not change due to the fluctuation of the gas pressure, and 57 and The voltage difference VD1, VD2, V0 or VD3 data between 59a is stored for each flow rate.

【0026】マイコン13を構成するCPU13Aは熱
式フローセンサ5からA/Dコンバータ11を介して出
力されたセンサ出力である各電圧差V0,VD1,VD
2或いはVD3を入力したならば、例えば電圧差VD
1,VD2とROM13bに記憶してある所定の流速に
よる定常流下での電圧差VD1,VD2と比較し、これ
ら電圧差間で不一致を判定したならば、流量演算に使用
する電圧差V0には図3(b)に示す脈動が存在すると
判断し、電圧差V0を平均化して脈動分を除去してから
ガス流路3内を流れるガスの瞬時的な流速を求める。
The CPU 13A which constitutes the microcomputer 13 has a voltage difference V0, VD1, VD which is a sensor output output from the thermal flow sensor 5 via the A / D converter 11.
2 or VD3, for example, the voltage difference VD
1, VD2 and the voltage differences VD1 and VD2 under steady flow at a predetermined flow rate stored in the ROM 13b, and if it is determined that these voltage differences do not match, the voltage difference V0 used in the flow rate calculation is shown in FIG. It is determined that the pulsation shown in FIG. 3 (b) exists, the voltage difference V0 is averaged to remove the pulsation, and then the instantaneous flow velocity of the gas flowing in the gas flow path 3 is obtained.

【0027】また、上述のようにして求めた瞬時流速
に、ガス流路3の断面積及びガス流路3の構造に依存す
る所定の係数等を乗じて、ガス流路3内を流れるガスの
瞬時流量を求める。更に、この瞬時流量にマイクロヒー
タ53の駆動信号を間欠的に出力する周期時間を乗じる
ことで、マイクロヒータ53の駆動信号が1回出力され
てから次に駆動信号が出力されるまでの周期時間の間に
ガス流路3内を流れるガスの流量を求め、この流量を積
算することでガス流路3内を流れるガスの積算流量を求
める。
The instantaneous flow velocity obtained as described above is multiplied by a predetermined coefficient or the like depending on the cross-sectional area of the gas flow path 3 and the structure of the gas flow path 3 to obtain the flow rate of the gas flowing through the gas flow path 3. Find the instantaneous flow rate. Further, by multiplying the instantaneous flow rate by the cycle time for intermittently outputting the drive signal of the micro heater 53, the cycle time from one output of the drive signal of the micro heater 53 to the next output of the drive signal is obtained. During this time, the flow rate of the gas flowing in the gas flow path 3 is obtained, and the flow rate is integrated to obtain the integrated flow rate of the gas flowing in the gas flow path 3.

【0028】以下、本実施の形態の動作を図5に示すフ
ローチャートを基に説明する。先ず、熱式フローセンサ
5Aより各電圧差V0および例えば電圧差VD1、VD
2を流速信号として取り込む(ステップS1)。また、
ROM13bより定常流下の各電圧差VD1、VD2を
基準信号として読み込む(ステップS3)。流速信号は
基準信号と比較され、信号が一致するか否かを判定する
(ステップS4)。
The operation of this embodiment will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. First, each of the voltage differences V0 and, for example, the voltage differences VD1 and VD from the thermal flow sensor 5A.
2 is taken in as a flow velocity signal (step S1). Also,
The respective voltage differences VD1 and VD2 under a steady flow are read from the ROM 13b as reference signals (step S3). The flow rate signal is compared with the reference signal to determine whether the signals match (step S4).

【0029】ステップS4における判定の結果、信号の
一致が判定されたならば、流量測定用の電圧差V0には
脈動成分が存在しないと判断し、電圧差V0をガスの瞬
時流速として取り込む。そして、上述したようにガスの
流速に流路の断面積を乗じることでガス流路を通過した
ガスの通過流量を演算し、この通過流量を積算してガス
積算流量、即ち、ガス供給量(ガス使用量)を求めて表
示部15に表示する(ステップS5)。
If it is determined in step S4 that the signals match, it is determined that there is no pulsating component in the voltage difference V0 for flow measurement, and the voltage difference V0 is taken in as the instantaneous gas flow velocity. Then, as described above, the flow rate of the gas that has passed through the gas flow path is calculated by multiplying the flow velocity of the gas by the cross-sectional area of the flow path, and this flow rate is integrated to obtain the integrated gas flow rate, that is, the gas supply amount ( The gas usage is obtained and displayed on the display unit 15 (step S5).

【0030】しかし、ステップS4において流速信号と
基準信号の一致が判定されなかったならば、流量測定用
の電圧差V0には脈動成分が存在すると判断し、流速信
号より脈動成分を除去するために平均化処理を行うか否
かを判断する(ステップS7)。ここで平均化処理を行
うことを判断したならば、電圧差V0である流速信号を
平均化して脈動成分を除去した後に(ステップS9)、
流量演算に供する(ステップS)。しかし、平均化処理
を行わないことを判断したならば入力した流速信号を無
効化処理して次の流速信号の入力を待つ。
However, if it is not determined in step S4 that the flow velocity signal matches the reference signal, it is determined that the pulsation component exists in the flow measurement voltage difference V0, and the pulsation component is removed from the flow velocity signal. It is determined whether to perform the averaging process (step S7). If it is determined that the averaging process is to be performed, the flow rate signal having the voltage difference V0 is averaged to remove a pulsation component (step S9).
The flow rate is calculated (step S). However, if it is determined that the averaging process is not to be performed, the input flow velocity signal is invalidated and the flow velocity signal is waited for.

【0031】このように予め基準信号として記憶され電
圧差VD1,VD2と実際に測定された流速信号として
の電圧差VD1,VD2と比較して各信号が一致したと
きに、流速信号に脈動成分が存在しないと判断すること
で、実際に上流側のサーモパイル55と下流側のサーモ
パイル57間の電圧差V0をサンプリングして脈動を検
出するより精度良、しかも瞬時に脈動を検出することが
できる。
As described above, when the voltage differences VD1 and VD2 stored in advance as the reference signals are compared with the actually measured voltage differences VD1 and VD2 as the flow velocity signals, when the respective signals match, the pulsation component is included in the flow velocity signal. By judging that the pulsation does not exist, the pulsation can be detected more accurately and instantaneously than by actually sampling the voltage difference V0 between the upstream thermopile 55 and the downstream thermopile 57 and detecting the pulsation.

【0032】何故ならば、電圧差V0に脈動成分が存在
した場合に、サンプリング周期が例えば脈動成分のピー
クに同期すると、脈動成分が存在しながらピークレベル
の電圧差を誤検出する可能性がある。また、このような
誤検出を防止するためにサンプリング時間を長くすると
流量の演算速度が遅くなる。
If a pulsating component exists in the voltage difference V0 and the sampling period is synchronized with, for example, the peak of the pulsating component, there is a possibility that the peak level voltage difference is erroneously detected while the pulsating component exists. . In addition, if the sampling time is increased to prevent such erroneous detection, the calculation speed of the flow rate decreases.

【0033】しかし、本実施の形態のように基準信号と
して記憶され電圧差VD1,VD2と実際に測定された
流速信号としての電圧差VD1,VD2の双方が、流速
信号に脈動成分の存在する時に一致することはあり得な
いため、双方の信号の不一致により瞬時に脈動成分を検
出することができる。
However, as in the present embodiment, both the voltage differences VD1 and VD2 stored as the reference signals and the actually measured voltage differences VD1 and VD2 as the flow velocity signal are generated when the pulsation component exists in the flow velocity signal. Since there is no possibility that they coincide with each other, a pulsation component can be instantaneously detected due to the inconsistency of both signals.

【0034】尚、上記説明ではサーモパイル59bと5
5、及びサーモパイル59aと57との間隙については
特に言及しなかったが、ある程度脈動振幅を予測し波形
のピーク−ピークが電圧差として出現するように間隙を
設定してもよい。その結果、流速信号である電圧差V0
をサンプリングして脈動を検出するよりも瞬時に脈動を
検出することができる。また、電圧差VD1,VD2,
VD3を検出するサンプリング周波数も脈動周波数を予
測して設定することで精度よく脈動を検出することがで
きる。
In the above description, the thermopiles 59b and 5
5 and the gap between the thermopiles 59a and 57 are not particularly mentioned, but the pulsation amplitude may be predicted to some extent, and the gap may be set so that the peak-to-peak of the waveform appears as a voltage difference. As a result, the voltage difference V0 that is the flow velocity signal is obtained.
Pulsation can be detected more instantaneously than sampling pulsation. Further, the voltage differences VD1, VD2,
The pulsation can be detected with high accuracy by setting the sampling frequency for detecting VD3 by predicting the pulsation frequency.

【0035】[0035]

【発明の効果】この発明によれば、流体の流れる流路に
設置されたヒータを有し、このヒータの上流側及び下流
側のそれぞれに対称的に配置される2個の温度センサか
らなる対温度センサを少なくとも2組備え、各温度セン
サを各組毎に前記ヒータからの距離が各々異なるように
配置し、距離の異なった温度センサ間の電圧差に基づい
て前記流体における脈動の存在を検出することで、簡易
な構成で、しかも瞬時に被測定対象である流速に脈動が
生じたことを判定することができるという効果がある。
According to the present invention, there is provided a pair of temperature sensors having a heater installed in a flow path of a fluid, and comprising two temperature sensors symmetrically arranged on the upstream and downstream sides of the heater. At least two sets of temperature sensors are provided, each set having a different distance from the heater for each set, and detecting the presence of pulsation in the fluid based on a voltage difference between the different temperature sensors. By doing so, there is an effect that it is possible to determine instantaneously that pulsation has occurred in the flow velocity to be measured, with a simple configuration.

【0036】この発明によれば、流体の流れる流路に設
置されたヒータを有し、このヒータの上流側及び下流側
のそれぞれに対称的に配置される2個の温度センサから
なる対温度センサを少なくとも2組備えたフローセンサ
と、距離の異なった温度センサ間の前記流体の流速に応
じた電圧差を入力する第2入力手段と、距離の異なった
温度センサ間の定常流下における電圧差データを予め記
憶した記憶手段と、前記第2入力手段より入力された電
圧差と上記記憶された電圧差データとを比較する比較手
段と、この比較結果より不一致判定時に流体に脈動が存
在することを判定する判定手段とを備え、流体に脈動が
存在する場合は距離が等しい温度センサ間の前記流体の
流速に応じた電圧差に基づく流量演算を制限すること
で、脈動成分による流量の誤演算を防止できるという効
果がある。
According to the present invention, a temperature sensor having a heater installed in a flow path of a fluid and comprising two temperature sensors symmetrically arranged on the upstream side and the downstream side of the heater, respectively. , A second input means for inputting a voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having different distances, and voltage difference data under a steady flow between the temperature sensors having different distances. And a comparing means for comparing the voltage difference input from the second input means with the stored voltage difference data. Based on the result of the comparison, it is determined that there is a pulsation in the fluid at the time of mismatch determination. Determining means for judging, when a pulsation exists in the fluid, by restricting a flow rate calculation based on a voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having the same distance, the pulsation component There is an effect that the amount of erroneous operation can be prevented.

【0037】この発明によれば、ヒータの上流側及び下
流側のそれぞれに対称的に配置される2個の温度センサ
間の電圧差を入力する第1入力手段と、前記判定手段の
判定結果に基づき、前記第1入力手段より入力された電
圧差を平均化する平均化手段と、この平均化電圧差に基
づいて前記流体の流量を演算する流量演算手段と、流量
演算結果を表示する表示部とを備え、流体に脈動が存在
する場合は距離が等しい温度センサ間の前記流体の流速
に応じた電圧差を平均化して脈動成分を排除してから流
量演算を行うことで、精度よく流量演算を行えるという
効果がある。
According to the present invention, the first input means for inputting the voltage difference between the two temperature sensors symmetrically disposed on the upstream side and the downstream side of the heater, respectively, Averaging means for averaging a voltage difference inputted from the first input means, a flow rate calculating means for calculating a flow rate of the fluid based on the averaged voltage difference, and a display unit for displaying a flow rate calculation result When there is pulsation in the fluid, the flow rate calculation is accurately performed by averaging the voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having the same distance to eliminate the pulsation component and performing the flow rate calculation. There is an effect that can be performed.

【0038】この発明によれば、判定手段による判定結
果に基づき前記第1入力手段より入力された電圧差を無
効にする無効化手段を備え、流体に脈動が存在する場合
は距離が等しい温度センサ間の前記流体の流速に応じた
電圧差を無効にし、脈動成分が存在しない次の電圧差を
取り込むことで積算流量の演算の信頼性が向上するとい
う効果がある。
According to the present invention, there is provided a temperature sensor provided with a nullifying means for nullifying a voltage difference inputted from the first input means based on a judgment result by the judging means, and in a case where pulsation exists in the fluid, the temperature sensors are equal in distance The voltage difference according to the flow velocity of the fluid is invalidated, and the next voltage difference having no pulsation component is taken in, whereby the reliability of the calculation of the integrated flow rate is improved.

【0039】この発明によれば、ヒータから前記各温度
センサまでの距離を、予想される脈動の振幅に合わせて
設定し、各電圧差のレベル変化にて脈動成分を検出する
ことで、脈動成分の検出が容易になるという効果があ
る。
According to the present invention, the pulsation component is set by setting the distance from the heater to each of the temperature sensors in accordance with the expected amplitude of the pulsation and detecting the pulsation component based on the level change of each voltage difference. There is an effect that the detection of is easy.

【0040】この発明によれば、記憶手段は前記流体の
速度に応じて各電圧差データを記憶し、比較手段は流体
速度に応じた電圧差データを前記記憶手段より検索し、
流体速度に応じて異なる起電力の電圧差と記憶された流
体速度に応じた電圧差データとを比較して脈動成分の存
在を検出することで、流体速度の変化に拘わらず電圧差
に基づいて脈動成分を検出することができるという効果
がある。
According to the present invention, the storage means stores each voltage difference data according to the speed of the fluid, and the comparison means retrieves the voltage difference data according to the fluid speed from the storage means.
By detecting the presence of a pulsating component by comparing the voltage difference of the electromotive force different according to the fluid velocity and the stored voltage difference data according to the fluid velocity, based on the voltage difference regardless of the fluid velocity change There is an effect that a pulsation component can be detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1はこの発明に係る熱式フローセンサを用い
た流量計の基本構成図である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a flow meter using a thermal flow sensor according to the present invention.

【図2】図2は本実施の形態に係る熱式フローセンサを
用いた流量計を用いたガスメータの概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a gas meter using a flow meter using the thermal flow sensor according to the present embodiment.

【図3】図3は本実施の形態に係る熱式フローセンサの
構成を示した拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view showing a configuration of a thermal flow sensor according to the present embodiment.

【図4】図4は本実施の形態に係る熱式フローセンサを
用いた流量計を、マイクロコンピュータを中心に示した
電気的な構成図である。
FIG. 4 is an electrical configuration diagram mainly showing a microcomputer of a flow meter using the thermal flow sensor according to the present embodiment.

【図5】図5は図4に示すマイクロコンピュータのRO
Mに記憶された流量演算プログラムを示すフローチャー
トである。
FIG. 5 is an RO of the microcomputer shown in FIG. 4;
5 is a flowchart showing a flow rate calculation program stored in M.

【図6】図6は従来の熱式フローセンサを用いた流量計
を用いたガスメータの概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a gas meter using a flow meter using a conventional thermal flow sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 フローセンサ 13a1 第1入力手段 13a2 第2入力手段 13c 比較手段 13e 判定手段 13f 無効手段 13g 平均化手段 13h 流量演算手段 15 表示部 51 flow sensor 13a1 first input means 13a2 second input means 13c comparing means 13e determining means 13f invalidating means 13g averaging means 13h flow rate calculating means 15 display unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安齋 光芳 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Fターム(参考) 2F030 CA10 CB09 CC13 CE02 CE04 CE22 CE25 2F035 EA02 EA05 EA08 EA09 GA02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Mitsuyoshi Anzai 1500 Onjuku, Susono-shi, Shizuoka Yazaki Sogyo Co., Ltd.F-term (reference)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体の流れる流路に設置されたヒータを
有し、このヒータの上流側及び下流側のそれぞれに対称
的に配置される2個の温度センサからなる対温度センサ
を少なくとも2組備え、各温度センサを各組毎に前記ヒ
ータからの距離が各々異なるように配置し、距離の異な
った温度センサ間の電圧差に基づいて前記流体における
脈動の存在を検出することを特徴とする熱フローセンサ
を用いた流量計。
At least two pairs of temperature sensors each having a heater installed in a flow path of a fluid and having two temperature sensors symmetrically arranged on the upstream side and the downstream side of the heater, respectively. And arranging each temperature sensor so that the distance from the heater is different for each set, and detecting the presence of pulsation in the fluid based on a voltage difference between the temperature sensors having different distances. Flow meter using a heat flow sensor.
【請求項2】 流体の流れる流路に設置されたヒータを
有し、このヒータの上流側及び下流側のそれぞれに対称
的に配置される2個の温度センサからなる対温度センサ
を少なくとも2組備えたフローセンサと、距離の異なっ
た温度センサ間の前記流体の流速に応じた電圧差を入力
する第2入力手段と、距離の異なった温度センサ間の定
常流下における電圧差データを予め記憶した記憶手段
と、前記第2入力手段より入力された電圧差と上記記憶
された電圧差データとを比較する比較手段と、この比較
結果より不一致判定時に流体に脈動が存在することを判
定する判定手段とを備えたことを特徴とする熱フローセ
ンサを用いた流量計。
2. At least two pairs of temperature sensors each having a heater installed in a flow path of a fluid and comprising two temperature sensors symmetrically arranged on the upstream and downstream sides of the heater, respectively. A flow sensor provided, second input means for inputting a voltage difference according to the flow velocity of the fluid between the temperature sensors having different distances, and voltage difference data under a steady flow between the temperature sensors having different distances are stored in advance. Storage means, comparing means for comparing the voltage difference inputted from the second input means with the stored voltage difference data, and judging means for judging that there is a pulsation in the fluid at the time of discrepancy judging from the comparison result And a flow meter using the heat flow sensor.
【請求項3】 前記ヒータの上流側及び下流側のそれぞ
れに対称的に配置される2個の温度センサ間の電圧差を
入力する第1入力手段と、前記判定手段の判定結果に基
づき、前記第1入力手段より入力された電圧差を平均化
する平均化手段と、この平均化電圧差に基づいて前記流
体の流量を演算する流量演算手段と、演算結果を表示す
る表示部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の
熱フローセンサを用いた流量計。
A first input unit for inputting a voltage difference between two temperature sensors symmetrically arranged on an upstream side and a downstream side of the heater, and a determination result of the determination unit. An averaging means for averaging the voltage difference input from the first input means, a flow rate calculating means for calculating a flow rate of the fluid based on the averaged voltage difference, and a display unit for displaying a calculation result. A flow meter using the heat flow sensor according to claim 2.
【請求項4】 前記判定手段による判定結果に基づき前
記第1入力手段より入力された電圧差を無効化にする無
効手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の熱フ
ローセンサを用いた流量計。
4. The heat flow sensor according to claim 2, further comprising invalidating means for invalidating a voltage difference input from the first input means based on a result of the determination by the determining means. Flow meter.
【請求項5】 前記ヒータから前記各温度センサまでの
距離を、脈動の振幅に合わせて設定することを特徴とす
る請求項1ないし4の何れかに記載の熱フローセンサを
用いた流量計。
5. The flowmeter according to claim 1, wherein a distance from the heater to each of the temperature sensors is set in accordance with a pulsation amplitude.
【請求項6】 前記記憶手段は前記流体の速度に応じて
各電圧差データを記憶し、比較手段は流体速度に応じた
電圧差データを前記記憶手段より検索することを特徴と
する請求項2ないし4の何れかに記載の熱フローセンサ
を用いた流量計。
6. The apparatus according to claim 2, wherein said storage means stores each voltage difference data according to the speed of said fluid, and said comparison means retrieves said voltage difference data according to the fluid speed from said storage means. A flow meter using the heat flow sensor according to any one of claims 1 to 4.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007279036A (en) * 2006-03-31 2007-10-25 Sensirion Ag Flow sensor with thermocouple
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